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十种复杂电路分析方法

电路问题计算的先决条件是正确识别电路,搞清楚各部分之间的连接关系。

对较复
杂的电路应先将原电路简化为等效电路,以便分析和计算。

识别电路的方法很多,现结合具体实例介绍十种方法。

一、特征识别法
串并联电路的特征是;串联电路中电流不分叉,各点电势逐次降低,并联电路中电流分叉,各支路两端分别是等电势,两端之间等电压。

根据串并联电路的特征识别电路是简化电路的一种最基本的方法。

例1 .试画出图1所示的等效电路。

阳b-oB
Bo,
解:设电流由A端流入,在a点分叉,b点汇合,由B端流出。

支路a—R1— b和a—R2
—R3(R4)—b各点电势逐次降低,两条支路的a、b两点之间电压相等,故知R3和R4并
联后与R2串联,再与R1并联,等效电路如图2所示。

二、伸缩翻转法在实验室接电路时常常可以这样操作,无阻导线可以延长或缩短,也可以翻过来转过去, 或将一支路翻到别处,翻转时支路的两端保持不动;导线也可以从其所在节点上沿其它导线滑动,但不能越过元件。

这样就提供了简化电路的一种方法,我们把这种方法称为伸缩翻转法。

例2 .画出图3的等效电路。

支路外边去,如图4。

再把连接a 、C 节点的导线缩成一点,把连接 b 、d 节点的导线也缩成一点,并把 R5连到 节点d 的导线伸长线上(图5)。

由此可看出R2 R3与R4并联,再与R1和R5串联,接到 电源上。

三、电流走向法 电流是分析电路的核心。

从电源正极出发 (无源电路可假设电流由一端流入另一端流出 )
顺着电流的走向,经各电阻绕外电路巡行一周至电源的负极,凡是电流无分叉地依次流 过的电阻均为串联,凡是电流有分叉地分别流过的电阻均为并联。

例3 .试画出图6所示的等效电路。

口3
r-n-,囲 「Eb 尸「
A
* -- a- ■D A
D
--- 1'—
|| —
圏6
图T
解:电流从电源正极流出过 A 点分为三路(AB 导线可缩为一点),经外电路巡行一周,由
D 点流入电源负极。

第一路经 R1直达D 点,第二路经R2到达C 点,第三路经R3也到达 C 点,显然R2和R3接联在AC 两点之间为并联。

二、三络电流同汇于c 点经R4到达D 点,
可知R2、R3并联后与R4串联,再与R1并联,如图7所示。

解:先将连接a 、c 节点的导线缩短,
并把连接 b 、 d 节点的导线伸长翻转到 R3- C — R4
圈3
bCd)
Ra
四、等电势法(不讲) 在较复杂的电路中往往能找到电势相等的点,把所有电势相等的点归结为一点,或画在
条线段上。

当两等势点之间有非电源元件时,可将之去掉不考虑;当某条支路既无电 源又无电流时,可取消这一支路。

我们将这种简比电路的方法称为等电势法。

例4 .如图8所示,已知R1=R2=R3=F=2Q,
解:设想把A B 两点分别接到电源的正负极上进行分析, A D 两点电势相等,B 、C 两 点电势也相等,分别画成两条线段。

电阻 R1接在A C 两点,也即接在A B 两点;R2接 在C 、D 两点,也即接在 B 、A 两点;R3接在D B 两点,也即接在 A B 两点,R4也接在
A B 两点之间均为并联(图9)。

所以,PA 酵3Q 。

五、支路节点法
节点开始的支路,向电源负极画。

可能有多条支路 (规定:不同支路不能重复通过同一电
阻)能达到电源负极,画的原则是先画节点数少的支路,再画节点数多的支路。

然后照此 原则,画出第
2节点开始的支路。

余次类推,最后将剩余的电阻按其两端的位置补画出 来。

例5.画出图10所示的等效电路。

求A B 两点间的总电阻。

©
A B
A 、
B 两点,可见四个电阻都接在 节点就是电路中几条支路的汇合点 所谓支路节点法就是将各节点编号
(约定;电源正极
为第1节点,从电源正极到负极,
按先后次序经过的节点分别为 1、2、3 ),从第1 (D )-
II———
5
解:图10中有1、2、3、4、5五个节点,按照支路节点法原则,从电源正极(第1节点)
出来,节点数少的支路有两条:R1、R2、R5支路和R1、R5 R4支路。

取其中一条R1R2
R5支路,画出如图11。

再由第2节点开始,有两条支路可达负极,一条是R5 R4,节点数是3,另一条是R5 R 3、R5,节点数是4,且已有R6重复不可取。

所以应再画出R5 R4支路,最后把剩余电
阻R3画出,如图12所示。

六、几何变形法几何变形法就是根据电路中的导线可以任意伸长、缩短、旋转或平移等特点,将给定的电路进行几何变形,进一步确定电路元件的连接关系,画出等效电路图。

例6.画出图13的等效电路。

B
解:使ac支路的导线缩短,电路进行几何变形可得图14,再使ac缩为一点,bd也缩为
一点,明显地看出R1、R2和R5三者为并联,再与R4串联(图15)。

七、撤去电阻法
根据串并联电路特点知,在串联电路中,撤去任何一个电阻,其它电阻无电流通过,则 这些电阻是串联连接;在并联电路中,撤去任何一个电阻,其它电阻仍有电流通过,则 这些电阻是并联连接。

R1 玛比
Ao ——MCZk L-EZZl-^EZl —03
1
Ao —
图1JS
圈IT
仍以图13为例,设电流由A 端流入,B 端流出,先撤去R2,由图16可知R1、R3有电流 通过。

再撤去电阻R1,由图17可知R2、R3仍有电流通过。

同理撤去电阻 R3时,R1、R 2也有电流通过由并联电路的特点可知, R1、R2和R3并联,再与R4串联。

八、独立支路法 让电流从电源正极流出,在不重复经过同一元件的原则下,看其中有几条路流回电源的 负极,则有几条独立支路。

未包含在独立支路内的剩余电阻按其两端的位置补上。

应用 这种方法时,选取独立支路要将导线包含进去。

例7.画出图18的等效电路。

方案一:选取 A — R2- R3- C- B 为一条独立支路,A — R1- R5- B 为另一条独立支路,剩 余电阻R4接在D C 之间,如图19所示。

方案二:选取A- R1— D- R4- C- B 为一条独立支路,再分别安排 R2、R3和R5,的位置, 构成等效电路图20。

K1
Rs
■II --
A
C
方案三:选取A — R2-R3-C — R — D — R5-B 为一条独立支路,再把 R1接到AD 之间,导 线接在C B 之间,如图21所示,结果仍无法直观判断电阻的串并联关系,所以选取独 立支路时一定要将无阻导线包含进去。

九、节点跨接法 将已知电路中各节点编号,按电势由高到低的顺序依次用 电源正极的节点电势最高,接于电源负极的节点电势最低,等电势的节点用同一数码,
并合并为一点)。

然后按电势的高低将各节点重新排布, 点之间,即可画出等效电路。

例8 .画出图22所示的等效电路。

解.节点编号:如图22中所示。

节点排列:将1、23节点依次间隔地排列在一条直线上,如图 元件归
位:对照图22,将R1、R2 R3 R4分别跨接在排列好的1、2得等效电路如图24。

十、电表摘补法
A £1 D 皿 1
A
----- II ——
----- 1>——

21
®20
1、2、3……数码标出来(接于 再将各元件跨接到相对应的两节
-h-
圈23

——1|——
23。

3
若复杂的电路接有电表,在不计电流表A和电压表V的内阻影响时,由于电流表内阻为
零,可摘去用一根无阻导线代替;由于电压表内阻极大,可摘去视为开路。

用上述方法
画出等效电搞清连接关系后,再把电表补到电路对应的位置上。

例9.如图25的电路中,电表内阻的影响忽略不计,试画出它的等效电路。

解:先将电流表去,用一根导线代摘替,再摘去电压表视为开路,得图26。

然后根据图25把电流表和电压表补接到电路中的对应位置上,如图27所示。

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